牛磺酸

牛磺酸(Taurine)又称β-氨基乙磺酸，最早由牛黄中分离出来，故得名。外观为无色或白色斜状晶体，无臭，化学性质稳定，溶于乙醚等有机溶剂，是一种含硫的非蛋白氨基酸，在体内以游离状态存在，不参与体内蛋白的生物合成。牛磺酸虽然不参与蛋白质合成，但它却与胱氨酸、半胱氨酸的代谢密切相关。

牛磺酸以游离形式广泛存在于动物各种组织细胞内液中，植物中很少含有牛磺酸，哺乳动物的主要脏器，如：心脏、脑、肝脏中含量较高；含量最丰富的是海鱼、贝类、海洋植物紫菜、墨鱼、章鱼、虾，贝类的牡蛎、海螺、蛤蜊等，鱼类中的青花鱼、竹荚鱼、沙丁鱼等牛磺酸含量也很丰富。紫菜中的牛磺酸含量为干紫菜总量的1%左右，这个量甚至高于某些海洋动物体内的含量。在鱼类中，鱼背发黑的部位牛磺酸含量较多，是其他白色部分的5～10倍。

• 促进婴幼儿脑组织和智力发育：牛磺酸在脑内的含量丰富、分布广泛，能明显促进神经系统的生长发育和细胞增殖、分化，且呈剂量 依赖性，在脑神经细胞发育过程中起重要作用。
• 提高神经传导和视觉机能：猫以及夜行猫头鹰之所以要捕食老鼠，其主要原因是老鼠体内含有丰富的牛磺酸，多食可保持其锐利的视觉。婴幼儿如果缺乏牛磺酸，会发生视网膜功能紊乱。
• 防止心血管病：牛磺酸在循环系统中可抑制血小板凝集，降低血脂，保持人体正常血压和防止动脉硬化；对心肌细胞有保护作用，可抗心律失常；对降低血液中胆固醇含量有特殊疗效，可治疗心力衰竭。
• 影响脂类的吸收：肝脏中牛磺酸的作用是与胆汁酸结合形成牛黄胆酸，牛磺胆酸对消化道中脂类的吸收是必需的。牛磺胆酸能增加脂质和胆固醇的溶解性，解除胆汁阻塞，降低某些游离胆汁酸的细胞毒性，抑制胆固醇结石的形成，增加胆汁流量等。
• 改善内分泌状态，增强人体免疫：牛磺酸能促进垂体激素分泌，活化胰腺功能，从而改善机体内分泌系统的状态，对机体代谢以有益的调节；并具有促进有机体免疫力的增强和抗疲劳的作用。
• 影响糖代谢：牛磺酸可与胰岛素受体结合，促进细胞摄取和利用葡萄糖，加速糖酵解，降低血糖浓度。研究表明，牛磺酸具有一定的降血糖作用，且不依赖于增加胰岛素的释放。
• 抑制白内障的发生发展：牛磺酸具有调节晶体渗透压和抗氧化等重要作用，在白内障发生发展过程中，晶状体中山梨酸含量增加，晶体渗透压增加，而作为调节渗透压的重要物质牛磺酸浓度则明显降低，抗氧化作用减弱，晶体中的蛋白质发生过度氧化，从而引起或加重白内障的发生。补充牛磺酸可抑制白内障的发生发展。
• 改善记忆的功能：在牛磺酸与脑发育关系的动物实验研究中发现，牛磺酸可促进大白鼠的学习与记忆能力。补充适量牛磺酸不仅可以提高学习记忆速度，而且还可以提高学习记忆的准确性，并且对神经系统的抗衰老也有一定作用。
• 维持正常生殖功能：正常的生殖功能需要用牛磺酸来维持。有资料证实，猫饲料中牛磺酸含量低于0.101%时，其生殖功能不良，死胎、流产和先天缺陷率增高，幼仔存活率下降。含0.105%以上时，才能维持正常的生殖功能。
• 其他功能：牛磺酸防治缺铁性贫血有明显效果，它不仅可以促进肠道对铁的吸收，还可增加红细胞膜的稳定性；
• 牛磺酸还是人体肠道内双歧菌的促生因子，优化肠道内细菌群结构；还具有抗氧化、延缓衰老作用；能够促进急性肝炎恢复正常；对四氯化碳中毒有保护作用，并能抑制由此所引起的血清谷丙转氨酶的升高。
• 对肾毒性有保护作用，牛磺酸对顺铂所致的兔原代肾小管上皮细胞改变有保护作用；牛磺酸可镇静、镇痛和消炎，对冻伤、KCN中毒及偏头疼也有防治作用。

取试样1g，加水20ml使之溶解，取5ml，加稀盐酸试液(TS-117)5滴及10%亚硝酸钠液5滴，应产生无色气泡。
取试样0.5g，加氢氧化钠试液(TS-224)7.5ml，缓缓蒸发至干，然后用500℃高炉中热解2h，残渣加水5mt，混匀后过滤，加5％亚硝基铁氰化钠试液(TS-227)l滴，应产生紫红色。 精确称取试样约0.2g，加水50ml溶解，加甲醛试液(TS-112)5ml，加酚酞试液(TS-167)3滴，用0.1mol/L氢氧化钠滴定至出现粉红色，同时进行空白试验。
牛磺酸含量(％)=Vc×1.1252/W×100
式中 V——0.1mol/L氢氧化钠液的消耗量之差；
W——试样量；每Ml0.1mol/L氢氧化钠相当于牛磺酸0.1252g；
c——氢氧化钠浓度，mol/L。 GB 14880-94规定用于乳制品、婴幼儿食品及谷类制品、强化饮料，0.3～0.5g/kg；乳饮料、饮液，0.1～0.5g/kg。
GB 2760--2002(g/kg)：配制酒0.1～0.5；果冻0.3～0.5；豆奶粉、豆粉，0.3～0.5；豆浆、豆乳，0.06～0.1；儿童口服液4.0～8.0；果汁(果味)型饮料，0.4～0.6；可可粉及其他口味营养型固体饮料110～140mg/100g(相应营养型乳饮料按稀释倍数降低使用量)；果冻0.3～0.5mg/kg；果汁(果味)型饮料0.4～0.6。
FEMA(mg/kg)：焙烤制品250；肉制品585；汤类500；小吃食品2100；无醇饮料30；早餐谷物1000；油脂565；干酪630；禽类550；蛋类190；鱼类190；加工蔬菜200；调味品1125；甜沙司、肉羹汤、复水蔬菜375；坚果制品640；代乳品190；代糖品3750；调味香料70000。 白色结晶或结晶性粉末，无臭，味微酸。熔点大于300℃(分解)。易溶于水，水溶液pH值4.1～5.6，不溶于乙醇、乙醚和丙酮。对热稳定。小白鼠经口LD₅₀大于10g/kg。 牛磺酸虽不是构成蛋白质的氨基酸，但分布很广，是人体生长发育所必需的氨基酸，对促进儿童，尤其是婴幼儿大脑等重要器官的生长发育有很重要的作用。我国规定可用于儿童口服液，最大用量4.0～8.0g/kg；在婴幼儿食品、乳制品及谷类制品中使用量为0.3～0.5g/kg；在饮液和乳饮料中使用量为0.1～0.5g/kg。 大量用于医药工业、食品工业，也用于洗涤剂工业和荧光增白剂的生产中。此外还用于其他有机合成和生化试剂。适用于感冒、发热、神经疼、扁桃体炎、支气管炎等。 用于治疗感冒、发烧、神经痛、扁桃体炎、支气管炎、风湿性关节炎以及药物中毒等疾病 牛黄酸虽不是构成蛋白质的氨基酸，但分布很广，是动物体生长发育所必须的氨基酸，对促幼龄的生长发育有很重要的作用。 营养强化剂(尤适用于非母乳喂养者，因母乳中含3.3～6.2mg/100ml，牛乳仅0.7mg/100m1)。 非选择内源性甘氨酸受体激动剂。属必需磺化氨基酸，调节一些细胞的凋亡，参与许多体内代谢活动;蛋氨酸和半胱氨酸的代谢产物。 甘氨酸受体的非选择性内源激动剂。 用作生化试剂 二溴乙烷或二氯乙烷与亚硫酸钠反应}后再与氨作用而成。
2-氨基乙醇与硫酸酯化后(或溴化后)，加亚硫酸钠还原而成。 1盐酸酯化法
(1)2-氯乙胺盐酸盐的制备。在250mL烧瓶中加入100g浓盐酸，搅拌下缓缓加入乙醇胺61g，升温至145-150℃,通过氯化氢气体至有少量HCL逸出为止；然后蒸馏，在150℃下边减压蒸馏边反应15h，至无水馏出为止；最后将反应液冷却至70℃，加入无水乙醇50g，冷却结晶，经分离、洗涤（用无水乙醇）、真空干燥得成品106g，收率91.3%.
（2）牛黄酸的制备。将66.2gNa2SO3加入500mL烧瓶中，加250mL水溶解，在50℃下开始滴加上述产品58g溶于15mL水的溶液，6h滴完；然后升温至65℃反映3h，升温至90℃反应4h，最后回流1h，测定牛黄酸含量折算收率94%。用电渗析法除去无机盐，然后浓缩结晶得牛黄酸57.2g，提取收率91.5%，纯度99.6%,总收率83.6%.
2硫酸酯化法
(1)2-氨基乙基硫酸氢酯的合成。在500mL烧瓶中加入乙醇胺（36.6g，0.6mol）和甲苯（100mL）,在水浴冷却及搅拌下滴加98%的硫酸（61.4g,0.626mol），约需50min滴完；再加入十六烷基三乙基氯化铵（1.4g,0.0039mol），溶剂用四氯化碳（CTC）,加热回流1.5-2h，分离出理论量的水（约11mL）；经冷却、过滤、洗涤、干燥，得2-氨基乙基硫酸氢酯83g(熔点273-279℃)，收率98.1%.
(2)牛黄酸的合成。在500mL烧瓶中加入亚硫酸钠（75.6g,0.60mlo）和250mL水，在氮气保护下缓缓且均匀地加入硫酸氢酯(28.2g，0.2mol)，加完后继续回流10-12h生成牛黄酸；减压蒸去其中的水分，在漫漫加入浓硫酸100mL搅拌约1h，使产物溶解完全；滤出无机盐晶体，并用20mL浓盐酸洗涤两次。滤液减压浓缩至体积的一半，加入95%的乙醇50Ml,即有部分结晶析出；将滤液放入冰箱冷冻1-2h，过滤得粗品，再用浓盐酸重结晶一次即得产品21.3g(熔点298-301℃，收率85%。总收率为83%。
3二氯亚砜法
在60℃下乙醇胺盐酸盐与SOCL2按化学式计算反应7h，得2-氯乙醇胺盐酸盐，产率99%。如用350mL 37%的盐酸与溶于800 mL甲苯中的244g乙醇胺反应，110℃共沸除去水分，冷却至50℃，加入3.2g NH4Cl催化剂，然后滴加14 mLSOCl2,生成2-乙醇胺盐酸盐。再将53.7g80%的上述产品溶液在3h内滴加到180mL、浓度为21。4%的亚硫酸钠溶液中，80℃下恒温反应4h，得含39.8g牛黄酸的水溶液，电渗析除盐，冷却至3℃下结晶纯化得产品纯度99.95%,收率95%。 1.将2-溴乙磺酸钠与浓氨水配成溶液蒸发至干并加热除去最后的水分。将残余物溶于热水，加入95%乙醇，结晶出牛磺酸，再用80%乙醇重结晶即得成品，收率50%左右。2.一乙醇胺法一乙醇胺与盐酸反应生成氢氯化-β-氯乙胺，再经磺化、酸化、提纯而得。3.丙烯酰胺法由丙烯酰胺与亚硫酸氢钠磺化生成β-磺酸丙酰胺盐，然后用次氯酸钠进行氧化和重排而得。工业生产用乙醇胺与硫酸反应得到2-氨基乙基硫酸酯，再与亚硫酸钠反应生产牛磺酸。 盐酸酯化法
2-氯乙胺盐酸盐的制备在250mL烧瓶中加入100g浓盐酸，搅拌下缓缓加入乙醇胺61g，升温至145～150℃，通人氯化氢气体至有少量HCl逸出为止；然后蒸馏，在150℃下边减压蒸馏边反应15h，至无水馏出为止；最后将反应液冷却至70 0(：，加入无水乙醇50g，冷却结晶，经分离、洗涤(用无水乙醇)、真空干燥得成品106g，收率91.3%。
牛磺酸的制备 将66.2g Na2SO3加入500mI。烧瓶中，加250mL水溶解，在50℃下开始滴加上述产品58g溶于15mL水的溶液，6h滴完；然后升温至65℃反应3h，升温至90℃反应4h，最后回流1h，测定牛磺酸含量折算收率94%。用电渗析法除去无机盐，然后浓缩结晶得牛磺酸57.2g，提取收率91.5%，纯度99.6%。总收率83.6%。
NH2CH2CH2OH+2HCl→NH2CH2CH2Cl·HCl+H2O
NH2CH2CH2Cl·HCl+NA2SO3→NH2CH2CH2SO3H+2NaCl
硫酸酯化法
2-氨基乙基硫酸氢酯的合成 在500mI。烧瓶中加入乙醇胺(36.6g，0.6mo1)和甲苯(100mL)，在水浴冷却及搅拌下滴加98%的硫酸(61.4g，0.626m01)，约需50min滴完；再加人十六烷基三乙基氯化铵(1.4g，0.0039mol，CTC)，加热回流1.5～2h，分离出理论量的水(约11mL)；经冷却、过滤、洗涤、干燥得2-氨基乙基硫酸氢酯83g(mp273～279℃)，收率98.1%。
牛磺酸的合成 在500mL，烧瓶中加入亚硫酸钠(75.6g，0.60mo1)和250mL水，在氮气保护下缓缓且均匀地加入硫酸氢酯(28.2g，0.2mol)，加完后继续回流10～12h生成牛磺酸；减压蒸去其中的水分，再慢慢加入浓盐酸100mL搅拌约1h，使产物溶解完全；滤出无机盐晶体，并用20mL浓盐酸洗涤2次。滤液减压浓缩至原体积的一半，加入95%的乙醇50mL，即有部分结晶析出；将滤液放入冰箱冷冻1～2h，过滤得粗品，再用浓盐酸重结晶一次即得产品21.3g(熔点298～301℃)，收率85%，总收率为83%。
NH2CH2CH2OH+H2SO4→NH2CH2CH2OSO3H+H2O
NH2CH2CH2OSO3H+NaSO3→NH2CH2CH2SO3H+NaSO4
二氯亚砜法
在60℃下乙醇胺盐酸盐与SOCl按化学计量反应7h，得2-氯乙醇胺盐酸盐，产率99%。如用350mL37%的盐酸与溶于800mL甲苯中的244g乙醇胺反应，110℃共沸除去水分，冷却至50℃，加入3.2g NH4C1催化剂，然后滴加以14mLSOCl2，生成2-氯乙醇胺盐酸盐。
再将53.7g 80%的上述产品水溶液在3h内滴加到180mL、浓度为21.4%的亚硫酸钠溶液中，80℃下恒温反应4h，得含39.8g牛磺酸的水溶液，电渗析除盐，冷却至3℃下结晶纯化，得产品纯度99.95%，收率95%
NH2CH2CH2OH·HCl+SOCl2→NH2CH2CH2Cl·HCl+SO2+HCl
NH2CH2CH2CL·HCl+Na2SI3→NH2CH2CH2SO3H+2NaCl